基于物联网的工程车辆运输监控系统设计与实现

何顺兴 刘宁宁 郭海东

[摘 要]基于物联网的工程车辆运输监控系统以GPS、传感器、RFID无线射频识别、无线网络传输等技术为支撑，以实时数据为基础，实现工程车辆在途运输环节的实时监控以及运输信息的实时管理和维护，包括车辆装料、车辆卸料、参数设定、信息查询、行驶路线以及行驶时间等，能够对工程车辆的统一调度及安全运行进行实时监控。基于此，本文重点分析了基于物联网的工程车辆运输监控系统设计与实现。

[关键词]RFID；GPS；统一调度；无线传输

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2019.08.079

[中图分类号]TP391.44；TN929.5 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2019）08-0-03

0 引 言

传统矿山开采、铁（公）路修建及房地产开发等，都是由人工按经验进行调度的，混凝土或沙土一旦装上车，企业就无法对车辆进行监控，无法保证车辆在最佳时间内卸料，由于缺乏有效的控制机制，导致企业不能监管司机的违规行为，同时由于对车辆的运行情况缺乏实时监控，导致企业缺乏决策数据。本文针对该问题提出了有效的解决方案，在结合矿山开采、沙土运输等施工企业需求的基础上，提出集门禁系统、定位系统、传输系统、网络系统、调度系统为一体的工程车运输管理系统解决方案，包括检测车辆出入情况，确定车辆的实时位置和运行路线，检测车辆的运行情况和油箱情况，将信息传输到控制服务器，形成实时电子地图和完成调度指令等。同时，在道路交通领域，安检口的车辆检测技术融入了嵌入式系统技术，对车辆的行驶速度、车牌牌号、车辆行驶状况等进行检测，能够使道路交通管理更快捷、更智能化。

1 基于物联网的工程车辆运输监控系统概述

物联网工程车辆运输监控系统通过运用数据通讯的局域网，在结合工程车企业的日常生产管理需要及运输管理需要的基础上对工程车进行有效监控，能够优化企业资源配置、提高企业的市场竞争力，全方位地满足企业业务需求和对营运车的日常管理需求。正、反转的检测功能可以帮助企业准确掌握车辆使用状况，是工程车企业管理的利器。企业将无线中继器作为中枢传导装置能够实现无人化的工程车填土等工业化工程，实现物与物之间的联系。基于物联网的工程车辆运输监控系统的服务主体多为大型的机械化工程，目的是实现节约人工成本、提高工业化效率、服务质量等目标，从而使企业获得更高的经济效益。系统的成功实施，还可以扩展其他应用领域，如船只调度等。

2 技术理论

2.1 GPS技术

在全球卫星定位系统中，GPS定位系统在定位技术上最为成熟与完善，所以被广泛应用在车辆定位上。现有的GPS地理信息系统技术，能够为工程车推荐有效的路线，使其在最短时间内完成运输。有些地方交通网络复杂多变，司机在不同时间和不同路段的路线选择具有不稳定性和不确定性。因此，企业应结合路段车流量、距离和时间，综合分析运输路段的交通行为；对于给定的查询点WTRM（Weighted Tree Recommendation Model），应在多个可能的行驶路线中为车辆推荐最有效的完整路线，为工程车司机推荐最佳路线，使其在最短路径下完成任务，提高运输效率，节约运输成本。

2.2 RFID无线射频技术

在互联网的应用中，RFID无线射频技术的应用范围越来越广泛，在识别技术领域发挥着重要的作用，能够快速对多个目标进行扫描，安全性高。因此，RFID技术开始广泛应用在停车场管理、物流运输、车辆定位等多个领域。RFID系统中针对不同用户需求而开发的应用软件，能够有效控制读卡器读取标签数据信息，并且对采集到的数据进行统计、处理以及保存，从而实现用户所需功能。工程车运输信息管理系统在无线射频技术的基础上，当携带RFID卡的工程车通过工地进出口时，利用进出口的读卡设备将电磁波与电子标签进行数据通信，读卡器在识别范围内发出查询信号，将自身所携带的数据传递给读卡器设备，读卡器进行解码，最终将数据上传至服务中心端，服务中心端保存相应的操作和数据信息，设备端自动完成小票打印操作。

2.3 图片压缩与视频采集

目前，像高考、研究生入学考试等大型考试逐渐实现了网上巡视，减少了作弊率；道路违章抓拍等措施提高了交通管理部门的执法效率；逐渐普及的自动车牌识别系统有效提高了公共场所的智能化管理水平。本文尝试在物联网应用框架下，在低频区完成扫描、重新组织、编码等过程，完成JPEG图像压缩全程处理，形成了具有中、高端比特率，画质良好，符合国际标准的JPEG图像。在工地的运输起点和运输终点放置监控摄像头实现抓拍和记录信息功能，对图像进行压缩，存储到云端，并通过Socket网络编程传输码流数据。服务器端在调度车辆时，通过系统界面显示车辆的实时位置，并调用移动端接口将位置信息回传到手机APP。其中，手机APP与服务器端连接采用4G或WIFI网络进行连接，运用TCP/IP协议和Socket编程实现通信。

3 系统设计与实现

通过若干个无线网络和无线中继器组成方圆直线距离5 km的局域网，图1是工程项目中的一个入口和出口的逻辑结构图，但实际上工程具有若干个工程车辆入口和出口，每个入口与出口并非固定相对。工程运土车进入挖土操作区，挖掘机车的APP自动感应，并把进入感应区的若干部车辆信息显示在APP界面，当挖掘机车对某部工程车（携带RFID卡）装土操作完毕后，司机执行APP显示的已装土工程车辆进行“确认”按钮操作。之后，已装土车辆从出口区驶出，其间由出口区的设备先后完成读卡、摄像（全天候）操作，并把操作信息上传至服务中心端；接着已装车辆由入口区进入回填区，系统自动完成读卡、摄像、小票打印操作，全部处理信息，并自动上传至服务中心端，由车辆司机下载撕取小票。至此，关于工程车辆的一趟业务处理结束。

服务中心端综合管理系统功能的简要介绍。①参数设定。入口与出口的计价设置，设备参数设置等。②工程车辆信息管理。车辆注册、信息修改等维护。③工程监控。工程现场状况在线巡监、工程车辆土方运载状况图查看等。④车辆运输费用统计与输出及系统数据维护。⑤车辆运费结算与打印，包括年报表、月报表、日报表等。

模拟工地一条路线上的设备部署，由于模拟的距离较短，暂时未使用中继器功能。当设备正常工作时，模拟车辆经过入口时读卡器会接收到磁卡信息，此时读卡器会有相应的响应，模拟车辆经过入口时设备的感应状态。

4 结 语

基于物联网的工程运输监控系统在运用数据通讯局域网的基础上，结合工程车企业的需求，以RFID无线射频技术实现读卡、GPS实时定位、中继器扩大局域网覆盖范围等技术支撑，实现了集门禁系统、调度系统、传输系统、定位系统、网络系统为一体的物联网工程车辆运输监控系统，在大型沙土、混凝土运输企业的作业过程中，在优化企业资源配置、提高运输效率、节约成本、减少企业管理漏洞以及提高安全性方面发挥着重要的作用。

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